Ochrana I/O

Zpráva

Aqarel · #1 Příspěvek od **Aqarel** » 08 bře 2012, 12:27

ahoj,
potřebuji, co nejjednodušší ochrany I/O (16 vstupů, 5 výstupů) proti připojení vyššího napětí (12 V) a proti zkratu bez destrukce součástek. Bude se jednat o vstupní obvod jednoduchého logického analyzátoru s generátorem obdélníkového signálu pracující alespoň do 50 MHz. Je vstupní odpor 100R v pořádku? Vstupní kapacita IO a diod je cca 10 pF, tedy by se měla dostatečně rychle nabít. Více přemýšlím, jak co nejvhodněji ošetřit výstupy. Pokud bych jej připojoval pouze ke vstupům log. anl. tak by to mělo být ok. Horší kdybych chtěl připojit k jiným log. obvodům.

díky

Aqarel · #2 Příspěvek od **Aqarel** » 10 bře 2012, 00:50

Nikdo neví? Nebo jsem napsal nějakou blbost?

Zkusil jsem odsimulovat v multisimu chování výstupu připojeného k výše navrženému vstupu (se vstupní kapacitou 22 pF) a vyšlo, že nesmím použít do série diodu, protože pak se vstupní kapacita nestíhá vybíjet přes 100k (při 50 MHz). Rezistor na výstupu jsem zvedl na 180R, tedy při zkratu poteče cca 28 mA, čímž by měl výstup přežít. Lze jednoduše (pasivní součástky) ošetřit výstup proti připojení 12 V jinak než sériově zapojenou diodou?

stevo59 · #3 Příspěvek od **stevo59** » 10 bře 2012, 05:03

A nevyhovel by ti podobný obvod, ako máš na vstupe s tým, že medzi stred diód a výstup švába by bol zapojený odpor spočítaný tak, aby výstup pri pripojení +12 V ( čiže na strede diód bude 5+0.7 V) a L úrovni neprekročil povolený prúd výstupu? Alebo odporový T-článok s 5V zenerkou (alebo transilom, ak pôjde o impulzné prepätie ) v strede, odpory zase spočítať tak, aby vydržala tak zenerka ako aj výstup. Alebo mi niečo uniklo? Š.

Aqarel · #4 Příspěvek od **Aqarel** » 10 bře 2012, 09:13

Jde jen o to, kdyby náhodou někdo (třeba já

připojil omylem výstup k napájecímu zdroji 12 V, aby to přežilo. Respektive ono je to na bakalarku a nekdo by si mohl zbytecne rejpnout. Treba takovy logicky analyzator Sigma Asix neresi osetreni vstupu vubec (pouzili jen 74lvt245 a kdyz se odpali tak se jednoduse vymeni).

Pokud jsem tě pochopil, tak jsi myslel něco takového viz. schéma. Problém je, že v sérii musí být 470 R, jinak proud překročí maximální dovolený proud výstupu (při připojení na výstup 12 V). Na druhé straně při tomto odporu, se už nestíhá nabíjet/vybíjet vstupní kapacita (výstup kmitá v rozmezí 1,4 V - 2,8 V). Vhodný výstupní sériový odpor je cca 150R - 180R.

Andrea · #5 Příspěvek od **Andrea** » 10 bře 2012, 09:53

To co jsi nakreslil je k ničemu. Stevo ti radil, abys to udělal jako na vstupu. Jen musíš něčím zajistit, aby ti ten externí zdroj přes ty ochranné diody nezvednul napájení té tvé desky a neodpálil všechno na ní, takže na napájení pověsit nějaký paralelní stabilizátor. Nebo tam dát místo dvou diod jednu zenerku. Odpor na místě R4 (od konektoru k diodám) pak určíš podle maximálního proud co snesou ty diody/zenerka a odpor R7 (od diod k hradlu) dáš takový, aby omezil výstupní proud hradla v případě, že hradlo bude dávat log.0 a zvenku se vnutí vyšší napětí (omezené zenerkou nebo diodami na 5,7V) nebo kdy hradlo bude dávat log.1 a zvenku se výstup uzemní.

Takže například ochranné diody snesou 200mA a chceš chránit před +/-12V. Odpor R4 tedy bude 12/0,2 = 60, dáš 68Ohmů. Hradlo snese 50mA, takže R7 bude 5,7/0,05 = 114, dáš 120Ohmů. (Ten výpočet je zjednodušený.) Zároveň ale musíš mít na napájení něco, co požere těch 200mA horní ochrannou diodou v případě, že na výstup připojíš +12V. Ale to se týká i té ochrany vstupu, když na 3 vstupy/výstupy připojíš +12V, musíš požrat 3x200mA, jinak se ti zvedne napájení.

Aqarel · #6 Příspěvek od **Aqarel** » 10 bře 2012, 10:48

No jednodušší by to bylo se zenerkou, nevíš jakou mívají parazitní kapacitu, prošel jsem několik datasheetů, ale nikde není uvedena. Pokud zapojim stejne vystup jako vstup, pak po pripojeni 12 V tece proud do vstupu a nulovy pres diody.

Andrea · #7 Příspěvek od **Andrea** » 10 bře 2012, 10:50

To jsi změřil měřákem?

Aqarel · #8 Příspěvek od **Aqarel** » 11 bře 2012, 12:16

Bohuzel nejsem doma, abych si to overil, ale nasimuloval jsem to v multisimu viz. schema. Kdyz se podivam jak je zapojen vystup obvodu 74245, tak to dava smysl proc nebude zenerka se neotevre pri log. 0.

PS: Jakou mívají zernerky parazitní kapacitu?

jura80 · #9 Příspěvek od **jura80** » 11 bře 2012, 12:46

Na straně 5 datasheetu máš kapacity typických zenerek:

http://www.nxp.com/documents/data_sheet ... SERIES.pdf

Často se to řeší přidáním 1n4148...

Aqarel · #10 Příspěvek od **Aqarel** » 11 bře 2012, 17:31

Diodu do serie s 1n4148 a potom by se uplatnila kapacita jen teto diody?

Zkusil jsem si jeste trochu pohrat se zapojenim a pouzit paralelni stabilizator. V simulatoru to funguje obstojne. Nevite jestli to bude fungovat i u 50 MHz, nebude mit toto zapojeni negativni dopad na vstup? V simulatoru to sice funguje, ale nemam s nim tak velke zkusenosti abych rekl nakolik se vysledky blizi realite.

Andrea · #11 Příspěvek od **Andrea** » 11 bře 2012, 17:52

Nějak tam nevidím ten odpor mezi výstupem hradla a diodama.

Aqarel · #12 Příspěvek od **Aqarel** » 11 bře 2012, 18:52

Vlevo je vstup a v pravo vystup. At jsem zkousel ruzne kombinace, tak nikdy neteklo vic jak 20 mA vystupem. Potom by odpor mezi vstupem a vystupem nemel zadny smysl nebo jo?

PS:
Ve skutecnosti bude pouzit pro vystupy 74hct245 (potrebuji aby mel vystup alespon 4 V), tedy proud tekouci vstupem by mel byt jeste mensi nez je na schematu.

Dioda D3 bude nahrazena vykonejsi variantou s podobnou charakteristikou jakou ma BAS75.

Krome IO budou pouzity SMD soucastky.

Andrea · #13 Příspěvek od **Andrea** » 11 bře 2012, 19:07

Takže příklad, výstup log.0, zvenku připojeno +12V, co omezí ten proud na 20mA? Není to tak dlouho, co jsi tvrdil, že všechen proud teče do výstupu a diodama nic.

Aqarel · #14 Příspěvek od **Aqarel** » 11 bře 2012, 19:40

u zapojeni se zenerkou na vystupu se zenerka neotevre a proud tekl pouze vystupem (108 mA). V tomto druhem zapojeni (za stejnych podminek) tekl vystupem 17 mA a zbytek pres diodu.

Asi nejlepsi bude overit zapojeni ve skutecnosti s rezistorem a bez nej.

Jinak bude mit vyznamny vliv stabilizator na maximalni frekvenci vstupu?

Andrea · #15 Příspěvek od **Andrea** » 11 bře 2012, 19:49

Jak může téct výstupem, na kterém je log. 0 a vnucuješ mu 5V, jen 17mA, co ten proud omezí?